【導(dǎo)讀】自動(dòng)駕駛汽車(chē)是一種能夠感知環(huán)境并在無(wú)人參與的情況下運(yùn)行的車(chē)輛，它能做有經(jīng)驗(yàn)的人類(lèi)駕駛員所做的一切。在最近的一項(xiàng)研究中，專(zhuān)家們確定了自動(dòng)駕駛汽車(chē)的三種發(fā)展趨勢(shì)，即車(chē)輛的自動(dòng)化、電氣化和共享化。如果這“三化”同時(shí)作用，將釋放自動(dòng)駕駛汽車(chē)的全部潛力，預(yù)計(jì)到2050年，將引發(fā)城市交通的第三次革命，屆時(shí)交通擁堵將得到極大緩解，運(yùn)輸成本將降低40%，全球城市二氧化碳排放量減少80%。
自動(dòng)駕駛的6個(gè)等級(jí)
對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，自動(dòng)駕駛或無(wú)人駕駛是一項(xiàng)復(fù)雜而有爭(zhēng)議的技術(shù)，對(duì)“無(wú)人化”的理解也有較大差異。為此，美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)（SAE）定義了6個(gè)無(wú)人駕駛等級(jí)，包括從L0級(jí)（完全手動(dòng)）到L5級(jí)（完全自動(dòng)）。目前，這些無(wú)人駕駛等級(jí)準(zhǔn)則已經(jīng)被美國(guó)交通部采納。業(yè)界也普遍接受這6個(gè)等級(jí)劃分。
圖1：自動(dòng)駕駛的6個(gè)等級(jí)（圖源：Synopsys）
L0級(jí)（無(wú)自動(dòng)駕駛）
在當(dāng)今道路上行駛的大多數(shù)汽車(chē)都屬于L0級(jí)，這種手動(dòng)控制的車(chē)輛全部由人類(lèi)駕駛員完成動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，盡管其中可能有相應(yīng)的系統(tǒng)來(lái)輔助駕駛員，例如緊急制動(dòng)系統(tǒng)，但從技術(shù)上講，該輔助系統(tǒng)并未主動(dòng)“驅(qū)動(dòng)”車(chē)輛。
L1級(jí)（駕駛員輔助）
這是自動(dòng)化的最低級(jí)別。車(chē)輛具有單獨(dú)的自動(dòng)化駕駛員輔助系統(tǒng)，例如轉(zhuǎn)向或加速（巡航控制）。人類(lèi)駕駛員負(fù)責(zé)與操作汽車(chē)相關(guān)的所有任務(wù)，包括加速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和監(jiān)控周?chē)h(huán)境。
L2級(jí)（部分自動(dòng)駕駛）
在這個(gè)級(jí)別上，汽車(chē)中的自動(dòng)化系統(tǒng)可以輔助轉(zhuǎn)向和加速，而駕駛員仍然負(fù)責(zé)大部分安全關(guān)鍵功能和環(huán)境監(jiān)控。車(chē)輛配備有高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），能夠控制轉(zhuǎn)向以及加速或減速。目前，L2級(jí)是道路上最常見(jiàn)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)。特斯拉的 Autopilot 和凱迪拉克的（通用汽車(chē)）Super Cruise 系統(tǒng)都符合 L2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
L3級(jí)（受條件制約的自動(dòng)駕駛）
從L3級(jí)開(kāi)始，汽車(chē)本身利用自動(dòng)車(chē)輛傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境，并執(zhí)行其他動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，如制動(dòng)。如果在駕駛過(guò)程中出現(xiàn)系統(tǒng)故障或其他意外情況，駕駛員必須做好干預(yù)準(zhǔn)備。從技術(shù)角度來(lái)看，從L2級(jí)到 L3級(jí)實(shí)現(xiàn)了重大飛躍，但從駕駛?cè)藛T的角度來(lái)看，差別算不上太明顯。奧迪公司曾將2019年入市的奧迪A8L定義為L(zhǎng)3 級(jí)自動(dòng)駕駛，車(chē)輛采用Traffic Jam Pilot技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了激光雷達(dá)以及先進(jìn)的傳感器融合技術(shù)和處理能力。但根據(jù)美國(guó)對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的監(jiān)管程序，目前奧迪A8L在美國(guó)仍被歸類(lèi)為L(zhǎng)2級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)。
L4級(jí)（高度自動(dòng)駕駛）
L4級(jí)與高度自動(dòng)化相關(guān)，即使在極端情況下，汽車(chē)也能夠在不受駕駛員干預(yù)的情況下完成整個(gè)行程。但是，也有一些限制：只有當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到交通狀況安全且沒(méi)有交通堵塞時(shí)，駕駛員才能將車(chē)輛切換到該模式。L3級(jí)和L4級(jí)自動(dòng)化之間的關(guān)鍵區(qū)別在于，如果發(fā)生意外或系統(tǒng)失效，L4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以進(jìn)行干預(yù)。雖然L4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以采用無(wú)人駕駛模式運(yùn)行，但由于立法和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展欠缺，L4級(jí)無(wú)人駕駛汽車(chē)只能在限定區(qū)域行駛，這被稱(chēng)之為地理圍欄（Geofencing）。
L5級(jí)（完全自動(dòng)駕駛）
L5級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)將沒(méi)有任何人為控制的規(guī)定，甚至沒(méi)有方向盤(pán)或加速/制動(dòng)踏板。他們將不受地理圍欄限制，能夠去任何地方并完成任何有經(jīng)驗(yàn)的人類(lèi)駕駛員可以完成的操控。全自動(dòng)駕駛汽車(chē)尚不存在，但汽車(chē)制造商正在努力實(shí)現(xiàn)L5級(jí)自動(dòng)駕駛，目前只是在幾個(gè)試點(diǎn)區(qū)進(jìn)行測(cè)試。
未來(lái)可期的自動(dòng)駕駛市場(chǎng)
自動(dòng)駕駛已經(jīng)不再是一件新鮮事務(wù)，研究人員預(yù)測(cè)，到 2025 年，我們將看到大約800萬(wàn)輛無(wú)人或半無(wú)人汽車(chē)在路上行駛。Fortune Business Insights在其《2021-2028年自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)》的報(bào)告中表示，傳感器處理技術(shù)、自適應(yīng)算法、高清晰度映射以及車(chē)輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）和車(chē)輛到車(chē)輛（V2V）通信技術(shù)的快速發(fā)展，讓許多公司放心擴(kuò)大其制造和研發(fā)能力，并將車(chē)輛自動(dòng)化提升到更高的水平。2020年，全球自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模約為14.5億美元。預(yù)計(jì)在2021-2028年間，市場(chǎng)將從2021年的16.4億美元增長(zhǎng)到2028年的110.3億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為31.3%。
市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Mordor intelligence認(rèn)為，由于越來(lái)越嚴(yán)格的政府法規(guī)側(cè)重于提高道路安全，更多的自動(dòng)駕駛汽車(chē)正在開(kāi)發(fā)中，它們采用了與智能手機(jī)集成的先進(jìn)技術(shù)，為市場(chǎng)參與者創(chuàng)造了吸引客戶(hù)的機(jī)會(huì)。人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)以及雷達(dá)、激光雷達(dá)、GPS和計(jì)算機(jī)視覺(jué)等其他傳感器領(lǐng)域的最新技術(shù)進(jìn)步，使制造商能夠有效提高汽車(chē)的自動(dòng)駕駛能力。目前，L2級(jí)和L3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)在市場(chǎng)上最為突出，而L4級(jí)和L5級(jí)預(yù)計(jì)將在2030年獲得更廣泛的認(rèn)可。因此，預(yù)計(jì)在預(yù)測(cè)期內(nèi)，這些L2級(jí)和L3級(jí)車(chē)的增長(zhǎng)將是市場(chǎng)的主要推手。因此，自2022年到2027年這5年間，自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到22.75%。
隨著ADAS和安全功能的越來(lái)越多采用、政府對(duì)提高車(chē)輛和行人安全的關(guān)注以及汽車(chē)制造企業(yè)提供先進(jìn)安全功能的意愿，多方合力，將刺激市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的需求。根據(jù)Markets and Markets發(fā)布的最新市場(chǎng)研究報(bào)告，全球自動(dòng)駕駛汽車(chē)的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2021年的2030萬(wàn)輛增長(zhǎng)到2030年的6240萬(wàn)輛，年復(fù)合增長(zhǎng)率為13.3%。
根據(jù)福特、本田、豐田、沃爾沃等汽車(chē)制造商的公開(kāi)聲明，目前，自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)仍以L(fǎng)2級(jí)車(chē)輛為主，到2030年，全球自動(dòng)駕駛車(chē)輛的總注冊(cè)份額將達(dá)到12%。
圖2：到2030年，全球自動(dòng)駕駛車(chē)輛的總注冊(cè)份額將達(dá)到12%
（圖源：Statista.com）
自動(dòng)駕駛中的3種重要傳感器
要想充分理解車(chē)輛的自動(dòng)化水平就要先了解自動(dòng)駕駛汽車(chē)是如何工作的。總體來(lái)看，自動(dòng)駕駛汽車(chē)主要依靠傳感器、執(zhí)行器、復(fù)雜算法、機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)和強(qiáng)大的處理器來(lái)運(yùn)行軟件并執(zhí)行自動(dòng)化操作。
具體來(lái)看，自動(dòng)駕駛汽車(chē)主要基于位于車(chē)輛不同部位的各種傳感器，創(chuàng)建并維護(hù)其周?chē)h(huán)境的地圖。如今，大多數(shù)汽車(chē)制造商在自動(dòng)駕駛汽車(chē)中最常使用的傳感器有三種，即：攝像頭（camera）、雷達(dá)（radar）和激光雷達(dá)（Lidar）。
其中，雷達(dá)傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)附近車(chē)輛的位置。攝像頭用來(lái)探測(cè)交通信號(hào)燈、閱讀路標(biāo)、追蹤其他車(chē)輛，并尋找行人。激光雷達(dá)傳感器將光脈沖反射到汽車(chē)周?chē)?，以測(cè)量距離、檢測(cè)道路邊緣并識(shí)別車(chē)道標(biāo)記。停車(chē)時(shí)，車(chē)輪上的超聲波傳感器會(huì)檢測(cè)路緣和其他車(chē)輛。然后，大量的軟件會(huì)處理所有這些“感官”輸入，繪制路徑，并向汽車(chē)的執(zhí)行器發(fā)送指令，由執(zhí)行器控制車(chē)輛的加速、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向。此外，通過(guò)自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的傳感器收集的信息，如前方的實(shí)際路徑、交通堵塞和道路上的任何障礙物，也可以在通過(guò)M2M技術(shù)連接的汽車(chē)之間共享，這就是車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的車(chē)對(duì)車(chē)（V2V）通信，它對(duì)駕駛自動(dòng)化非常有用。可以這樣說(shuō)，如果沒(méi)有傳感器，自動(dòng)駕駛是不可能實(shí)現(xiàn)的。
圖3：自動(dòng)駕駛汽車(chē)中三種最重要的傳感器
（圖源：nytimes.com）
1 攝像頭傳感器
自動(dòng)駕駛汽車(chē)通常都會(huì)配有視覺(jué)攝像頭，它也是最直觀的傳感器，其工作原理與我們的眼睛類(lèi)似。攝像頭傳感器具備檢測(cè)RGB顏色信息的能力，可提供百萬(wàn)像素的分辨率，這兩大特性相結(jié)合，使其成為“閱讀”交通標(biāo)志和其他應(yīng)用不可或缺的設(shè)備。通過(guò)在各個(gè)角度為車(chē)輛配備這些攝像頭，車(chē)輛能夠保持其外部環(huán)境的360°視圖，攝像頭可以產(chǎn)生與人類(lèi)駕駛員非常相似的自動(dòng)駕駛體驗(yàn)。如今，攝像頭已經(jīng)成為ADAS最重要的組成部分，并得到廣泛的部署。
正在興起的3D攝像頭可以用來(lái)顯示非常詳細(xì)和逼真的圖像。這些圖像傳感器自動(dòng)檢測(cè)物體，對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，并確定它們與車(chē)輛之間的距離。例如，攝像頭可以輕松識(shí)別其他車(chē)輛、行人、騎自行車(chē)者、交通標(biāo)志和信號(hào)、道路標(biāo)記、橋梁和護(hù)欄。
■ 與其他類(lèi)型的傳感器相比，攝像頭不僅視圖直觀且價(jià)格相對(duì)便宜。這一優(yōu)勢(shì)使得原始設(shè)備制造商在沒(méi)有太大成本壓力下將更好的自動(dòng)駕駛功能引入到中檔甚至低端車(chē)輛中。
■ 攝像頭傳感器的缺點(diǎn)：在惡劣的天氣條件下，如雨、霧或雪，會(huì)使攝像頭無(wú)法清晰地看到道路上的障礙物，從而增加發(fā)生事故的可能性。此外，在很多情況下，來(lái)自攝像頭的圖像根本不足以讓計(jì)算機(jī)對(duì)汽車(chē)應(yīng)該做什么做出正確的決定。例如，在物體的顏色與背景非常相似或它們之間的對(duì)比度很低的情況下，算法可能會(huì)失敗。
2 雷達(dá)傳感器
雷達(dá)是在第二次世界大戰(zhàn)之前發(fā)明的，從那時(shí)起被廣泛用于精確跟蹤飛機(jī)和船只的位置、速度和方向。1999年，梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）首次將其引入到汽車(chē)中以支持其自適應(yīng)速度功能。雷達(dá)傳感器對(duì)自動(dòng)駕駛的整體功能起著至關(guān)重要的作用，它們發(fā)出無(wú)線(xiàn)電波，檢測(cè)物體，并實(shí)時(shí)測(cè)量它們與車(chē)輛的距離和速度。短程和遠(yuǎn)程雷達(dá)傳感器通常都部署在車(chē)的四周，每個(gè)傳感器都有不同的功能。雖然短程（24GHz）雷達(dá)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)盲點(diǎn)監(jiān)控、理想的車(chē)道保持輔助和停車(chē)輔助，但遠(yuǎn)程（77GHz）雷達(dá)傳感器的作用包括自動(dòng)距離控制和制動(dòng)輔助。
■ 雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)：雷達(dá)發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波在傳輸時(shí)幾乎不受能見(jiàn)度、光線(xiàn)和噪音的影響，其性能在所有環(huán)境條件下都是一致的，哪怕在霧天或雨天識(shí)別物體時(shí)通常也沒(méi)有問(wèn)題。這是它與攝像頭和激光雷達(dá)的顯著不同點(diǎn)。
■ 雷達(dá)傳感器的缺點(diǎn)：雷達(dá)的主要弱點(diǎn)一是無(wú)法捕獲顏色信息，二是與攝像頭和激光雷達(dá)傳感器相比，其角度分辨率也比較有限，即在模擬物體的精確形狀方面相對(duì)較弱。如今車(chē)輛上使用的汽車(chē)?yán)走_(dá)傳感器只能正確識(shí)別90%到95%的行人，不能確保道路的安全性。此外，仍然廣泛使用的2D雷達(dá)無(wú)法準(zhǔn)確確定物體的高度，因?yàn)閭鞲衅髦荒芩綊呙瑁@可能會(huì)導(dǎo)致在橋下或路標(biāo)下行駛時(shí)出現(xiàn)各種問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，目前傳感器企業(yè)正在加緊開(kāi)發(fā)更多種類(lèi)的3D雷達(dá)傳感器甚至4D成像傳感器。
3 激光雷達(dá)傳感器
激光雷達(dá)傳感器的工作原理與雷達(dá)類(lèi)似，唯一的區(qū)別是它們使用激光而不是無(wú)線(xiàn)電波。除了測(cè)量到道路上各種物體的距離外，激光雷達(dá)還允許創(chuàng)建檢測(cè)到的物體的三維圖像，并繪制周?chē)h(huán)境的地圖。此外，激光雷達(dá)可以配置為在車(chē)輛周?chē)鷦?chuàng)建完整的360°地圖。這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)也是谷歌、豐田等自動(dòng)駕駛汽車(chē)制造商選擇激光雷達(dá)的主要原因。
■ 激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)：高清晰度3D建模。激光雷達(dá)可以看作是一種更先進(jìn)的雷達(dá)，它的探測(cè)范圍最遠(yuǎn)可達(dá)100米，計(jì)算誤差不到兩厘米。因此，它能夠在任何時(shí)刻測(cè)量數(shù)千個(gè)點(diǎn)，從而對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行非常精確的3D描繪。與雷達(dá)一樣，激光雷達(dá)的效能同樣不受環(huán)境條件的影響。
■ 激光雷達(dá)的缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜且價(jià)格昂貴。為了提供精確的環(huán)境三維模型，激光雷達(dá)每秒計(jì)算數(shù)十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，并將它們轉(zhuǎn)換為動(dòng)作。這意味著與攝像頭和雷達(dá)相比，激光雷達(dá)需要大量的計(jì)算能力。這也使得激光雷達(dá)容易出現(xiàn)系統(tǒng)故障和軟件故障。成本高是激光雷達(dá)的另一短板，它比用于自動(dòng)駕駛車(chē)輛的雷達(dá)傳感器要昂貴得多。
為自動(dòng)駕駛車(chē)輛選擇正確的傳感器
攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)，這三種傳感器各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此，大多數(shù)原始設(shè)備制造商常常使用三者中至少兩個(gè)的組合，以相互補(bǔ)充，彌補(bǔ)不足。當(dāng)結(jié)合使用時(shí)，傳感器技術(shù)可以讓車(chē)輛在幾乎不需要人工干預(yù)的情況下安全行駛。隨著傳感器技術(shù)的日益成熟，預(yù)計(jì)未來(lái)五年將有越來(lái)越多的車(chē)輛達(dá)到L3--L4級(jí)的自動(dòng)駕駛水平。
作為工程師和設(shè)計(jì)師，需要仔細(xì)考慮每種傳感器類(lèi)型的作用、能力和局限性，以確定這些傳感器的正確組合能夠滿(mǎn)足最終用戶(hù)在安全性、功能性能和價(jià)格方面的需求。
高分辨率數(shù)碼攝像頭幫助車(chē)輛“看到”周?chē)沫h(huán)境，當(dāng)多個(gè)攝像頭安裝在車(chē)輛周?chē)鷷r(shí)，360°視圖允許車(chē)輛檢測(cè)其附近的物體，如其他車(chē)輛、行人、道路標(biāo)記和交通標(biāo)志。常用的攝像頭傳感器包括近紅外攝像頭（NIR）、VIS攝像頭、熱攝像頭和飛行時(shí)間攝像頭（ToF）。與大多數(shù)傳感器一樣，攝像頭在相互補(bǔ)充時(shí)工作得最好。如今的汽車(chē)后部和360°視覺(jué)圖像系統(tǒng)通常采用集中式架構(gòu)。這意味著中央控制單元處理四到六個(gè)攝像頭的原始數(shù)據(jù)。由于處理是在軟件中完成的，對(duì)處理器也會(huì)有苛刻的要求。2D和3D相機(jī)都需要圖像傳感器，并要求其動(dòng)態(tài)范圍超過(guò)130dB。這種高動(dòng)態(tài)范圍是提供清晰圖像的必備需求，目前市面上最好的圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍已經(jīng)達(dá)到140dB。
安森美（onsemi）AR0820AT 830萬(wàn)像素 CMOS數(shù)字圖像傳感器針對(duì)微光和高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化，安森美半導(dǎo)體的 AR0820AT 是一款 1/2 英寸 CMOS 數(shù)字圖像傳感器，具有2.1微米DR-Pix BSI像素和片上140 dB HDR捕獲能力。
該傳感器包含的先進(jìn)功能還有像素內(nèi)分選、開(kāi)窗以及視頻和單幀模式，以提供靈活的感興趣區(qū)域（ROI），適用于低光度和具有挑戰(zhàn)性的高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景。先進(jìn)的晶圓堆疊技術(shù)更是實(shí)現(xiàn)了低功耗和緊湊的封裝設(shè)計(jì)。此外，AR0820AT滿(mǎn)足歐洲NCAP 2020等ADAS系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的能力還解決了安全性問(wèn)題。AutoX是中國(guó)首家在公共道路上運(yùn)營(yíng)全無(wú)人駕駛的RoboTaxi服務(wù)的公司，在其解決方案中使用了28個(gè)安森美半導(dǎo)體的圖像傳感器。
圖4：AR0820AT CMOS數(shù)字圖像傳感器
（圖源：onsemi）
事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，76%的事故完全是由人為失誤造成的。在所有案例中，94%涉及人為錯(cuò)誤。雷達(dá)傳感器是現(xiàn)代汽車(chē)中高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）不可或缺的一部分。雷達(dá)傳感器不僅對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)尤為重要，它們還能有效提高駕駛員的安全性和舒適性。目前的雷達(dá)系統(tǒng)要么基于24 GHz，要么基于77 GHz。77GHz的優(yōu)勢(shì)主要在于距離和速度測(cè)量的更高精度，以及更精確的角度分辨率。與24GHz相比，天線(xiàn)尺寸更小，干擾問(wèn)題更低。汽車(chē)?yán)走_(dá)傳感器通常用于盲點(diǎn)檢測(cè)（BSD）、車(chē)道變換輔助（LCA）、碰撞緩解（CM）、停車(chē)輔助（PA）和后方交叉路口警報(bào)（RCTA）功能。
英飛凌（Infineon）提供種類(lèi)繁多的汽車(chē)?yán)走_(dá)傳感器，包括短程、中程和遠(yuǎn)程雷達(dá)傳感器。作為XENSIV系列傳感器的一部分，英飛凌擁有一系列RASIC 77/79GHz前端雷達(dá)傳感器 IC，專(zhuān)門(mén)用于駕駛輔助系統(tǒng)，例如自適應(yīng)巡航控制和碰撞警告。
這些RASIC解決方案能夠檢測(cè)和識(shí)別最遠(yuǎn)250米范圍內(nèi)的物體，使駕駛員輔助功能能夠獲得Euro NCAP（歐洲新車(chē)評(píng)估計(jì)劃）的五星級(jí)評(píng)級(jí)。此外，RASIC 77/79GHz 汽車(chē)?yán)走_(dá)支持ASIL C，減少了客戶(hù)的研發(fā)工作。這些77GHz芯片可用于基于雷達(dá)的駕駛員輔助系統(tǒng)，能識(shí)別250米范圍內(nèi)的物體。作為對(duì)77/79 GHz 產(chǎn)品的補(bǔ)充，英飛凌還提供集成度非常高的24GHz雷達(dá)收發(fā)器系列，與分立產(chǎn)品系列相比，能節(jié)省約30%的PCB占位。
現(xiàn)在，英飛凌可提供一整套77/79GHz雷達(dá)芯片組，包括：雷達(dá)77/79GHz射頻毫米波IC系列（RASIC RXS816xPL），具有雷達(dá)信號(hào)處理單元的MCU系列（第二代AURIX TC3xx），具有多種安全功能的雷達(dá)系統(tǒng)電源TLF3068x，非常緊湊的3芯片配置（RXS816xPL+AURIX TC3xx+TLF3068x），非常適于從自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）到自動(dòng)駕駛中的高分辨率雷達(dá)應(yīng)用。
圖5：英飛凌77/79GHz雷達(dá)ECU
（圖源：Infineon）
前文提到，無(wú)法捕獲顏色信息，角度分辨率也比較有限是雷達(dá)比較明顯的弱點(diǎn)。然而，在通向L5級(jí)汽車(chē)自動(dòng)化的道路上，4D成像雷達(dá)為雷達(dá)創(chuàng)新創(chuàng)造了新的可能，在面向L2+的未來(lái)傳感器組合中，它也將承擔(dān)大部分工作。恩智浦（NXP）最新推出的高性能S32R45雷達(dá)處理器，為OEM提供了一條經(jīng)濟(jì)高效的途徑，幫助他們實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的4D成像雷達(dá)功能，在L2+和更高級(jí)別的汽車(chē)上投入商用，具有適當(dāng)?shù)某杀窘Y(jié)構(gòu)。
S32R45是一款基于Arm Cortex-A53 和Cortex-M7 內(nèi)核的32位汽車(chē)?yán)走_(dá)應(yīng)用MPU，主要為民用汽車(chē)ADAS 雷達(dá)市場(chǎng)而設(shè)計(jì)。對(duì)于汽車(chē)ADAS雷達(dá)市場(chǎng)，S32R45 MPU適用于高端長(zhǎng)距前向/后向雷達(dá)和高級(jí)雷達(dá)成像應(yīng)用，并且可以用作符合新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)范（NCAP）的高級(jí)域控制器，以可擴(kuò)展、安全可靠和高能效的方式提供高性能雷達(dá)處理。
S32R45雷達(dá)處理器是NXP第6代汽車(chē)?yán)走_(dá)芯片組系列中的旗艦產(chǎn)品，與NXP TEF82xx RFCMOS收發(fā)器結(jié)合使用，可提供高角度分辨率、強(qiáng)大處理能力和廣泛感測(cè)范圍。
圖6：NXP高性能S32R45雷達(dá)處理器
（圖源：NXP）
激光雷達(dá)主要由發(fā)射器、接收器和信號(hào)處理三部分組成，它在深度感知和確定物體存在方面非常精確。它可以遠(yuǎn)距離觀察，也可以穿越惡劣的環(huán)境條件，如夜間或雨霧。因?yàn)樗茏R(shí)別和分類(lèi)所看到的東西，所以它能分辨出松鼠和石頭等物體之間的區(qū)別，并據(jù)此預(yù)測(cè)行為。按照測(cè)距原理的不同，激光雷達(dá)可以劃分為飛行時(shí)間測(cè)距法（ToF）、基于相干探測(cè)的 FMCW 測(cè)距法、以及三角測(cè)距法等。目前，市場(chǎng)上以 ToF 為技術(shù)路線(xiàn)的激光雷達(dá)公司數(shù)量較多。
Lidar是ADI公司自動(dòng)駕駛車(chē)輛感知檢測(cè)戰(zhàn)略的關(guān)鍵支柱。目前，集成在測(cè)試車(chē)輛上的傳統(tǒng)Lidar系統(tǒng)價(jià)格高昂。ADI公司在真正非機(jī)械式且經(jīng)濟(jì)高效的Lidar技術(shù)上進(jìn)行了大量投資，以促進(jìn)汽車(chē)Lidar系統(tǒng)的采納成為主流。ADI公司擁有豐富的高性能信號(hào)鏈和電源管理元件，可用于構(gòu)建幾乎任何Lidar系統(tǒng)。這些產(chǎn)品適用于脈沖或FMCW/連續(xù)波系統(tǒng)，以及構(gòu)建在900 nm至1500 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的系統(tǒng)。
圖7：ADI公司提供的AD-FMCLIDAR1-EBZ 開(kāi)發(fā)平臺(tái)助力Lidar系統(tǒng)的快速開(kāi)發(fā)
（圖源：貿(mào)澤電子）
結(jié)語(yǔ)
根據(jù)Yole Development的報(bào)告，至少在2030年之前，L4/L5汽車(chē)的市場(chǎng)滲透率仍將保持在個(gè)位數(shù)，其中一部分汽車(chē)將作為機(jī)器人汽車(chē)使用。隨著L0–L2汽車(chē)的市場(chǎng)滲透率開(kāi)始下跌，L2+汽車(chē)的采用率將持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，截止2030年，L2+汽車(chē)很可能達(dá)到將近50%的市場(chǎng)份額。在未來(lái)十年內(nèi)，預(yù)期L2+汽車(chē)將成為汽車(chē)OEM關(guān)注的焦點(diǎn)。
汽車(chē)傳感器是提高道路交通安全和達(dá)到L4級(jí)和L5級(jí)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵。隨著車(chē)輛走向完全自主駕駛，選擇正確的傳感器組合變得非常重要。為了獲得最高級(jí)別的安全性和性能，攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)之間的傳感器融合將最大限度地發(fā)揮每種傳感器的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)彌補(bǔ)存在的不足。例如，單獨(dú)使用激光雷達(dá)對(duì)車(chē)道跟蹤的效果很差，但激光雷達(dá)和攝像頭的結(jié)合在這方面非常有效?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在先進(jìn)的傳感器技術(shù)的加持下，通過(guò)警告信號(hào)和自動(dòng)安全功能來(lái)預(yù)防事故，從而實(shí)現(xiàn)2050年交通事故中零死亡這一美好愿景也有望得到落實(shí)。
來(lái)源：貿(mào)澤電子
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